羧甲基瓜尔胶水溶液流变特性研究

研究了羧甲基瓜尔胶水溶液的流变特性,考察了羧甲基瓜尔胶浓度、温度、pH值及外加NaCl浓度对羧甲基瓜尔胶水溶液表观黏度的影响.结果表明,羧甲基瓜尔胶水溶液表观黏度随浓度的增加而增大,随温度的上升而降低,随NaCl浓度的增加而明显降低,稳定的pH值范围为6～8.羧甲基瓜尔胶水溶液具有剪切变稀特性,溶液表观黏度随剪切速率的变化可用Ostwald-Dewaele方程描述;零切黏度可由Spencer-Dillon经验公式外推得出,其与温度的关系符合Arrhenius公式.羧甲基瓜尔胶水溶液具有一定的触变性和黏弹性,黏弹性随浓度的增加而增强.图10表2参16     

基于原油物性定量表征的油包水乳状液黏度预测模型

准确预测原油乳状液的黏度对于油水混输管道的设计和运行具有重要意义。将8种不同物性的原油制备成油包水乳状液,通过流变仪对乳状液的黏度特性进行测定,研究了温度、含水率及剪切速率对油包水乳状液表观黏度的影响。以实验数据为基础,并对原油物性进行定量表征,建立了适用于不同原油、不同剪切条件的油包水乳状液黏度预测模型。结果表明,油包水乳状液的表观黏度随温度的升高而减小,随含水率的增加而增大,随剪切速率的增加而减小;具有剪切稀释性,可采用幂率模型来描述油包水乳状液的流变特性。随着含水率上升,油包水乳状液的稠度系数（K）逐渐增大,而流变特性指数（n）逐渐减小;随着温度升高,K逐渐减小,而n逐渐增大。油包水乳状液黏度预测模型的最佳适用条件为：乳状液体积含水率0.30～0.60、温度30～60℃、乳状液黏度10～2000 mPa·s。该模型计算黏度值与实测值之间的平均相对偏差为8.1%,预测效果良好。     

稠化剂量对锂基润滑脂流变性的影响

为了研究稠化剂的量对锂基润滑脂的流变性的影响,在稳态剪切流和小幅振荡剪切流下测试锂基润滑脂的流变参数。通过分析触变性、屈服应力,表观黏度、储存模量和应变幅度等流变参数,探讨稠化剂的量对流变性的影响。结果表明：随着稠化剂含量增加,锂基润滑脂的黏弹性表现更加显著,其结构更加稳定。     

低挥发润滑脂流变性能研究

以自制多烷基环戊烷（MAC）为基础油、自制复合金属皂为稠化剂并加入多种自制添加剂制备了低挥发润滑脂,其各指标性能达到了国外同类产品水平,部分性能如饱和蒸气压等更优。采用流变仪研究了不同温度下润滑脂的模量随剪切应变的变化关系、恒速剪切下表观黏度随温度的变化关系、高速剪切下黏度随时间的变化关系以及触变性等流变学性质,并与国外样品进行了比较。通过扫描电镜（SEM）表征了剪切前后的稠化剂结构变化,分析了剪切机理。结果显示,研制的MAC基低挥发润滑脂的流变性整体优于国外同类产品,有利于提高转速稳定度和使用寿命。     

含砂压裂液流变规律实验研究

为了达到较理想的压裂效果,现场施工会泵注携带支撑剂的压裂液进入地层,研究含砂压裂液的流变规律可以为压裂液在管道和裂缝中的携砂能力预测提供更加准确的理论依据。将压裂液和支撑剂看作整体进行流变实验,研究混合流体表观黏度随剪切速率变化的规律和机理。含砂压裂液流变实验结果显示,压裂液在加入支撑剂后,在一定剪切条件下黏度低于压裂液本身黏度,另外实验还观察到含砂压裂液表观黏度随剪切强度的变化呈现先降低后升高的“V”形趋势,这是由于固液混合流体的内部结构变化与支撑剂颗粒扰动共同作用的结果。含砂压裂液特有的流变行为同样受到支撑剂浓度、粒径和液体温度等因素的影响。强剪切条件下颗粒碰撞作用明显,含砂压裂液表观黏度随浓度增大而增大,弱剪切条件下,含砂压裂液由于支撑剂造成的附加剪切破坏,表观黏度随浓度增加会先下降后升高。并且含砂压裂液黏度与颗粒粒径以及流体温度呈现反相关关系。      

基于石蜡基油的锂基润滑脂流变性研究

以12-羟基硬脂酸锂皂稠化剂和矿物润滑基础油制备了锂基润滑脂。考察了基础油黏度、稠化剂含量及温度对锂基润滑脂的触变性、储存模量 、应变幅度和表观黏度等流变学参数的影响,并对其影响机理进行了探讨。结果表明：基础油黏度增大,屈服应力先增大后减小,而表观黏度增大, 400SN的锂基润滑脂结构恢复最慢;皂含量增加,锂基润滑脂的屈服应力和表观黏度增大,结构恢复变慢;锂基润滑脂具有线性黏弹区,超过其屈服应力后,出现明显的剪切变稀,达到流动点,表现出黏性流性质。     

锂基润滑脂流变学的特性

通过锂基润滑脂流变学特性的研究,润滑脂是一种典型的宾汉型非牛顿流体,而且随着温度升高,其表观黏度降低,在试验范围内,可将表观黏度的变化分为2个阶段:70～100℃和＞135℃,并且从分子角度分析了锂基润滑脂触变性随温度变化的原因.根据表观黏度的变化,不推荐锂基润滑脂长期在高于130℃的环境中使用.     

工业用弱碱三元化学剂及复合体系流变特性

针对矿场实际需求,利用室内仪器检测方法,对室内配制的弱碱三元化学剂和复合体系的流变特性及其影响因素进行研究。结果表明:超高分子量抗盐聚合物溶液的流变特征属幂律流体,表黏度随温度的升高而降低;表面活性剂属假塑性流体,在中等剪切率范围,曲线符合幂律流体流变方程;Na2CO3溶液属牛顿流体,黏度随浓度的增大而增加,且随温度的上升而下降;弱碱三元复合体系符合假塑性流体的幂律特征,黏度随剪切速率的增大及温度的升高而降低。     

羧甲基黄原胶溶液流变减阻特性研究

为提高黄原胶(XG)的流变和减阻性能,用醚化剂(氯乙酸钠)对XG进行改性制得羧甲基黄原胶(CMXG)。研究了CMXG的流变特性(剪切变稀性、黏弹性、触变性)、耐温耐剪切性和减阻性能。结果表明,与XG相比,CMXG的黏度显著增加,6 g/L CMXG溶液的黏度比XG增大了156%;CMXG溶液的弹性模量、黏性模量、触变性和耐温性能均显著提高。XG和CMXG溶液均具有剪切变稀性,黏度随剪切速率的变化曲线可用Cross模型表征。CMXG溶液在光滑管中的减阻率随浓度和流量的增大而增大,1g/L CMXG溶液的最大减阻率为64.3%,减阻效果好于XG。     

春光油田稠油流体特性研究

春光油田稠油黏度高、流体特性复杂,开采和输送难度大,为有效开发春光稠油,实验研究了温度、含水率等因素对春光稠油流体性质、屈服值的影响,结果表明,当含水率小于40%时,该类稠油的黏度随着含水率的增加而大幅上升,符合Richarson经验公式;含水率对春光稠油的流体类型无显著影响,流变性质均呈现牛顿流体特性;在60℃温度下,稠油呈现一定的剪切变稀的非牛顿流体特性;在70℃~90℃时,稠油黏度基本不受剪切速率的变化影响,呈现牛顿流体特性。春光稠油的屈服值随温度升高而急剧下降,较高的温度是保证原油在地层和井筒中流动性的关键因素。     

具有阻尼功能的锂基磁流变脂的稳定性及流变性能

采用一步法制备锂基磁流变脂,考察了制备工艺条件对其基本性能和流变性能的影响。结果表明,在皂化时间2h、常温水浴冷却、最高炼制温度190～200℃、稀释阶段加入羰基铁粉条件下制得的锂基磁流变脂具有良好的稳定性、流动性和较好的磁流变效应。磁场强度对其流变性能的影响与剪切速率密切相关。当磁场强度达到某一值时,在较低剪切速率下磁场强度对锂基磁流变脂剪切应力的影响较小,在较高剪切速率下锂基磁流变脂的剪切应力与磁场强度的大小密切相关。     

Modeling the viscoelasto-plastic behavior of waxy crude

Waxy crude oil exhibits complex rheological behavior below the pour point temperature, such as viscoelasticity, yield stress, and thixotropy, owing to the formation of a three-dimensional spongelike interlock network structure. This viscoelasto-thixotropic behavior is an important rheological behavior of waxy crude oils, determining the flow recovery and safe restart of crude oil pipelines. Up to now, the thixotropic models for waxy crude have been all viscoplastic models, without considering the viscoelastic part before the yield point. In this work, based on analyzing the variation of the elastic stress and viscous stress in the Mujumbar model, a new viscoelasto-plastic model is proposed, whose shear stress is separated into an elastic component and a viscous component. The elastic stress is the product of the shear modulus and elastic strain; the shear modulus is proportional to the structural parameter. For the elastic strain, we followed the line of Zhu and his coauthors and assumed that it may be expressed by an algebraic equation. The model is validated by stepwise shear rate tests and hysteresis loop tests on Daqing and Zhongyuan waxy crude. The results show that the model’s fitting and predictive capability is satisfactory.     

三塘湖盆地上石炭统原油流变性研究

三塘湖盆地上石炭统火山岩储层物性差,地层压力及单井产量低。通过对原油流变性特征的研究,认为原油运移时在储层的不同区域处表现为两种不同的流变性。在井口附近的区域内,原油的流变特征为牛顿流体,粘度值为一个常量,在剪切速率为10(1/s)下的粘度具有一定的适用性;在井口附近的区域以外,原油的流变特征为非牛顿流体,粘度值为一个变量,在剪切速率为10(1/s)下的粘度将会造成较大的偏差。油藏工程中需要考虑原油在较低剪切速率下的非牛顿流变性,准确的对油藏做出评价。     

孔隙介质中聚合物溶液的粘弹性及流变性

根据聚合物溶液在孔隙介质中的渗流理论，提出了确定其有效粘度的方法，导出了孔隙介质中包含粘弹性因素的聚合物溶液有效粘度与剪切速率的关系式，该式适用于较广的速度范围；实验证实，聚合物溶液有效粘度由弹性粘度和剪切粘度组成，孔隙介质性质及降合物溶液浓度对临界流变流速影响的研究表明，在油层流速条件下，聚合物溶液很可能出现拉伸流动和胀流型流变特征，因此在聚合物驱及数值模拟中应考虑粘弹性因素的影响。     

聚丙烯酰胺及其共聚物水溶液拉伸流变行为研究

拉伸黏度是决定聚合物驱替液驱油效率最重要的参数之一。采用CaBER1型拉伸流变仪和RS600流变仪测定了聚丙烯酰胺及其共聚物的拉伸黏度和流变行为,研究了聚合物的链结构对其溶液的拉伸黏度和流变行为的影响。结果表明,聚合物溶液的拉伸黏度要比相同应变速率条件下的剪切黏度高3个数量级以上,并且随着应变增加而增加、应变速率的增加而减小。在相同浓度时具有梳形结构的聚丙烯酰胺共聚物的拉伸黏度要远大于部分水解聚丙烯酰胺均聚物的拉伸黏度;在相同剪切黏度条件下,前者的拉伸黏度是后者的3～5倍,弹性模量相差1.8倍。随着浓度的增加,二者的拉伸黏度均显著增加。     

孔喉尺度弹性微球调驱体系的流变性质

孔喉尺度弹性微球的流变性质不同于其他驱油剂,为适应实际油藏的复杂条件,利用激光粒度分析仪研究了孔喉尺度弹性微球的粒径大小及分布,利用RheoStress600型旋转流变仪和M5600型流变仪分别测试了弹性微球的蠕变—恢复特性和不同频率、温度下粘性和弹性模量的变化规律,借助LVDV-II+Pro型旋转粘度计研究了质量分数、温度、剪切速率、矿化度对弹性微球溶液粘度的影响。结果表明,实验合成的弹性微球具有与油藏岩石匹配的微米级孔喉尺度特征,服从威布尔分布;具有良好的蠕变—恢复特性和粘弹性;在低温、低剪切速率下,弹性微球溶液为假塑性流体;在中剪切速率及高温、低剪切速率下,为膨胀性流体;在高剪切速率下,为近似牛顿流体。弹性微球溶液粘度较低,具有良好的流动性和调驱注入性,同时具有较好的稳定性,可用于高温、高盐油藏的深部调驱。     

疏水缔合聚合物溶液粘弹性及流变性研究

实验测定了缔合聚合物溶液的动态粘弹性、流变性以及在多孔介质中的流变特性.动态粘弹性实验结果表明,在聚合物溶液浓度大于临界缔合浓度时,溶液的弹性模数G'和耗能模数G″明显大于聚合物溶液浓度低于临界缔合浓度时的G'和G″,且存在着一个临界聚合物浓度.低于该浓度时,溶液的G″大于G',而高于该浓度时, G'大于G″,不同浓度下的G″和G'基本不受剪切应力的影响.在实验剪切速率内,缔合聚合物溶液的宏观流变特征表现为剪切稀释性和剪切增稠性.而在多孔介质中,在低剪切速率下,溶液表现出牛顿流体的特征;随着剪切速率的增加,溶液表现出剪切稀释性和剪切增稠性的流变规律.在进行缔合聚合物驱油时,应尽可能使用弹性比较大的聚合物,而且注入速度须高于临界粘弹流速,这样才能充分利用其粘弹性提高采收率.